固态继电器 (SSR) 使用半导体 FET 构建具有隔离栅的高压开关。与传统的机电继电器相比，SSR 具有许多明显的优势。

• 高可靠性：由于没有移动触点，SSR 不存在磨损、电弧和接触反弹。SSR 的额定寿命通常是机电继电器的 10–100 倍，并且 SSR 不受振动、冲击、灰尘和湿度影响，可在很宽广的温度范围内运行。
• 快速开关：与机械继电器在几毫秒内开关并表现出反弹相比，SSR 可达到微秒范围的开关时间且无反弹操作，从而实现更干净的测量电压和更快的故障检测。
• 可预测的电气参数：与可变接触电阻和机械继电器不受控制的泄漏不同，SSR 的导通状态电阻和漏电流规格受到严格限定，在整个生命周期内保持稳定。
• 简单电路：SSR 可以直接由逻辑级信号驱动；SSR 不需要专用驱动器或单独的电源来进行线圈激励，因此可减少元件数量并降低设计复杂性。
• 紧凑尺寸：SSR 在小型封装内集成了电容隔离功能，无需机电继电器典型的笨重线圈、驱动器和辅助电源元件，从而节省了 PCB 面积。

这些优势直接满足车载充电器绝缘监测功能的高周期、安全关键型要求，因此 SSR 是机械继电器的优选替代品。表 3-1 包含 SSR 与传统选项的并排比较。

TPSI2140‑Q1 是德州仪器 (TI) 的单通道、高压固态开关，集成了 MOSFET 功率器件和隔离式栅极驱动接口。图 3-1 中的图显示了 TPSI2140‑Q1 器件的方框图。该器件具有 200V 开/关能力，可承受 1mA 雪崩电流长达 60 秒，因此能够进行高电势 (Hi Pot) 测试。该器件适用于双开关和有源单开关架构中的实现场景。

图 3-1 单向 SSR TPSI2140‑Q1 方框图

TPSI2072‑Q1 是德州仪器 (TI) 的双通道、高压固态开关，集成了 MOSFET 功率器件和隔离式栅极驱动接口。该器件适合双开关架构中的实现场景。TPSI2072‑Q1 的示意图如图 3-2 所示。

图 3-2 双向 SSR TPSI2072‑Q1 方框图

下面是在 IMD 中使用固态继电器时需要考虑的关键规格：

• 隔离栅：在使用半导体技术方面，TPSI2140‑Q1 和 TPSI2072‑Q1 器件可在 1000Vrms 交流或 1500V 直流条件下支持隔离超过 26 年。
• 关断电压：如果施加在 SSR 上的外部电压低于关断电压，则只有 1uA 的漏电流从 S1 流向 S2 或从 S2 流向 S1。与传统继电器相比，它们无需担心触点粘滞。
• 雪崩电流：该规格在 Hi-Pot 测试中受到挑战。在 Hi-Pot 测试期间，对 R_st 和 SSR 施加 ≅2kV 到 3kV 的电压。由于 SSR 的关断电压为 1.2kV，需要使用 R_st 来限制电流，且不应超过 SSR 的雪崩电流限制。在考虑 Hi-Pot 测试时，R_st 选择在可靠性和检测精度方面进行权衡。
• 导通/关断时间：根据节 2中先前的分析，Y 电容器会显著影响 50Hz 或 60Hz 系统的稳定时间。Y 电容器有助于抑制 OBC 系统中的 EMI，但较大的 Y 电容器会缩短 IMD 的检测窗口。因此，必须仔细选择 Y 电容的值，以便在 EMI 的优势和电路设计期间的 IMD 权衡因素之间实现平衡。
• 导通电阻：当单个继电器对主路径进行分压时，导通电阻会影响检测精度。